(57)【要約】【課題】  発電機が高発電モードで稼動する頻度を低減させ、燃費向上を図る。【解決手段】  電子制御ユニット１０は、電力負荷Ｗの全体電力負荷量を全体電力負荷量演算手段３１で演算し、各電力負荷Ｗの動作状態を動作状態確認手段３２で収集する。そして、先読み予測手段３３で所定時間後の全体電力負荷量の予測値を演算し、この予測値の大きさが、発電機６の発電モードを切り替える閾値を越え、かつ所定範囲内であれば、閾値以下に全体電力負荷量が収まるように電力負荷Ｗに対して協調制御を行う。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンにより駆動される発電機でバッテリの充電を行うと共に、複数の電力負荷に電力を供給するにあたり、所定の電力負荷量を閾値として前記発電機の発電モードを低発電モード又は高発電モードに切り替える発電モード切替手段を備える協調制御装置において、
前記電力負荷の全体の電力負荷量を演算する全体電力負荷量演算手段と、前記電力負荷の動作状態を取得する動作状態確認手段と、全体の電力負荷量及び前記電力負荷の動作状態に基づいて、所定時間経過後の少なくとも１つの電力負荷の電力負荷量及び全体の電力負荷量の予測値を演算する先読み予測手段と、全体の電力負荷量の前記予測値が前記閾値よりも大きく、かつその差が所定値以下の場合に、全体の電力負荷量が前記閾値未満になるように、少なくとも１つの電力負荷に対して電力負荷量の目標値を設定する目標値設定手段とを備え、前記目標値に従って電力負荷量を低減させることを特徴とする協調制御装置。
【請求項２】
前記発電モード切替手段を第１電子制御ユニットに備え、前記第１電子制御ユニットとは別体で構成した第２電子制御ユニットに、前記全体電力負荷量演算手段と、前記動作状態確認手段と、前記先読み予測手段と、前記目標値設定手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の協調制御装置。
【請求項３】
前記先読み予測手段によって所定時間経過後の電力負荷量が演算された電力負荷に対して、電力負荷量を低減させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の協調制御装置。
【請求項４】
前記先読み予測手段によって所定時間経過後の電力負荷量が演算された電力負荷とは異なる電力負荷に対して、電力負荷量を低減させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の協調制御装置。
【請求項５】
エンジンにより駆動される発電機でバッテリの充電を行うと共に、複数の電力負荷に電力を供給するにあたり、所定の電力負荷量を閾値として前記発電機の発電モードを低発電モード又は高発電モードに切り替える発電モード切替手段を備える協調制御装置において、
前記電力負荷の全体の電力負荷量を演算する全体電力負荷量演算手段と、前記電力負荷の動作状態を取得する動作状態確認手段と、全体の電力負荷量及び特定の電力負荷の動作状態に基づいて、所定時間経過後の少なくとも１つの電力負荷の電力負荷量及び全体の電力負荷量の予測値を演算する先読み予測手段とを備え、全体の電力負荷量の前記予測値が前記閾値よりも大きいときに、前記特定の電力負荷の稼動時間を調べ、稼動時間の長さが所定値以下である場合に、その間の発電モードを低発電モードに設定し、前記特定の電力負荷の稼動時間が所定値を超える場合には、少なくとも１つの電力負荷の電力負荷量を低減させることを特徴とする協調制御装置。
【請求項６】
前記発電モード切替手段を第１電子制御ユニットに備え、前記第１電子制御ユニットとは別体で構成した第２電子制御ユニットに、前記全体電力負荷量演算手段と、前記動作状態確認手段と、前記先読み予測手段とを備えることを特徴とする請求項５に記載の協調制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力負荷の協調制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両には、バッテリが搭載されており、バッテリはエアコンディショナやライトなどの機器（電力負荷）に電力を供給している。この種のバッテリには、エンジンの回転によって発電する発電機が接続されており、車両のエンジン稼動中に、バッテリに充電することができる。ここで、バッテリへの負荷が大きいときには、発電機が電力負荷に直接に電力供給を行えるように構成された車両がある。このような車両における発電機には、発電量の大きい高発電モードと、相対的に発電量が小さい低発電モードとが用意されており、切り替え用の電子制御ユニットで発電モードが切り替えられるようになっている。そして、発電モードは、バッテリの残容量や、車両の減速状態、電気負荷量の大きさによって切り替えられることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−１３７２７５号公報（段落００２３から００３４、第６図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の制御では、発電モードの切り替えは、電力負荷量が所定の閾値を越えるか否かで判定しているので、閾値を少しだけ越えている状態であっても、高発電モードが選択されてしまう。このため、エンジンの負荷が増大して燃費が低下しやすかった。さらに、発電モードの切り替え時には、エンジンの負荷が変動するので、発電モードの切り替えが頻繁に行われると、燃費が悪化しやすい。
この発明は、このような課題を鑑みてなされたものであり、発電モードの切り替えの頻度や、高発電モードの発生頻度を小さくし、燃費を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、エンジン（例えば、実施形態のエンジン１）により駆動される発電機（例えば、実施形態の発電機６）でバッテリ（例えば、実施形態のバッテリ８）の充電を行うと共に、複数の電力負荷（例えば、実施形態の電力負荷Ｗ）に電力を供給するにあたり、所定の電力負荷量を閾値（例えば、実施形態の閾値ＣＰ）として前記発電機の発電モードを低発電モード又は高発電モードに切り替える発電モード切替手段（例えば、実施形態の切替手段３６）を備える協調制御装置において、前記電力負荷の全体の電力負荷量を演算する全体電力負荷量演算手段（例えば、実施形態の全体電力負荷量演算手段３１）と、前記電力負荷の動作状態を取得する動作状態確認手段（例えば、実施形態の動作状態確認手段３２）と、全体の電力負荷量及び前記電力負荷の動作状態に基づいて、所定時間経過後の少なくとも１つの電力負荷の電力負荷量及び全体の電力負荷量の予測値を演算する先読み予測手段（例えば、実施形態の先読み予測手段３３）と、全体の電力負荷量の前記予測値が前記閾値よりも大きく、かつその差が所定値以下の場合に、全体の電力負荷量が前記閾値未満になるように、少なくとも１つの電力負荷に対して電力負荷量の目標値を設定する目標値設定手段（例えば、実施形態の目標値設定手段３４）とを備え、前記目標値に従って電力負荷量を低減させることを特徴とする協調制御装置とした。
【０００５】
この協調制御装置では、全体の電力負荷量と、各電力負荷の動作状態とをモニタしつつ、所定時間経過後の全体の電力負荷量の予測値を自動的に演算する。全体の電力負荷量の予測値が、発電モードを切り替える閾値よりは大きいが、その差が所定値以下の場合には、協調制御を行い、全体電力負荷量を閾値未満に低減させる。これにより、定発電モードが維持される。協調制御の対象となる電力負荷は、前記の特定の電力負荷でも良いし、他の電力負荷でも良い。さらに、２つ以上の電力負荷に対して協調制御を行うことも可能である。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の協調制御装置において、前記発電モード切替手段を第１電子制御ユニット（例えば、実施形態の第１電子制御ユニット）に備え、前記第１電子制御ユニットとは別体で構成した第２電子制御ユニット（例えば、実施形態の第２電子制御ユニット）に、前記全体電力負荷量演算手段と、前記動作状態確認手段と、前記先読み予測手段と、前記目標値設定手段とを備えることを特徴とする。
この協調制御装置では、主に発電モードの切り替えを制御する電子制御ユニットと、電力負荷量を制御する電子制御ユニットとを別体で構成してあり、レイアウトの自由度や、メンテナンス性を高めている。
【０００７】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の協調制御装置において、前記先読み予測手段によって所定時間経過後の電力負荷量が演算された電力負荷に対して、電力負荷量を低減させることを特徴とする。
この協調制御装置によれば、前記した特定の電力負荷が協調制御可能な場合に、その電力負荷の電力負荷量を低減させることで、全体の電力負荷量を低減させ、発電機を低発電モードで運転させるようにする。
【０００８】
請求項４に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の協調制御装置において、前記先読み予測手段によって所定時間経過後の電力負荷量が演算された電力負荷とは異なる電力負荷に対して、電力負荷量を低減させることを特徴とする。
この協調制御装置によれば、前記した特定の電力負荷とは異なる他の電力負荷に対して協調制御を行うので、全体電力負荷量を効率良く低減させることができ、発電機を低発電モードで運転させやすくなる。
【０００９】
請求項５に係る発明は、エンジンにより駆動される発電機でバッテリの充電を行うと共に、複数の電力負荷に電力を供給するにあたり、所定の電力負荷量を閾値として前記発電機の発電モードを低発電モード又は高発電モードに切り替える発電モード切替手段を備える協調制御装置において、前記電力負荷の全体の電力負荷量を演算する全体電力負荷量演算手段と、前記電力負荷の動作状態を取得する動作状態確認手段と、全体の電力負荷量及び特定の電力負荷の動作状態に基づいて、所定時間経過後の少なくとも１つの電力負荷の電力負荷量及び全体の電力負荷量の予測値を演算する先読み予測手段とを備え、全体の電力負荷量の前記予測値が前記閾値よりも大きいときに、前記特定の電力負荷の稼動時間を調べ、稼動時間の長さが所定値以下である場合に、その間の発電モードを低発電モードに設定し、前記特定の電力負荷の稼動時間が所定値を超える場合には、少なくとも１つの電力負荷の電力負荷量を低減させることを特徴とする協調制御装置とした。
【００１０】
この協調制御装置では、全体の電力負荷量と、各電力負荷の動作状態とをモニタしつつ、所定時間経過後の全体電力負荷量の予測値を自動的に演算する。全体電力負荷量の予測値が、発電モードを切り替える閾値よりは大きいが、その原因となる電力負荷の稼動時間が短い場合には、全体電力負荷量が閾値を越えないものとして取り扱う。すなわち、実際の電力負荷量を低減させずに、発電機を低発電モードに固定して運転させる。これにより、発電モードの切り替え頻度を低下できる。
【００１１】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載の協調制御装置において、前記発電モード切替手段を第１電子制御ユニットに備え、前記第１電子制御ユニットとは別体で構成した第２電子制御ユニットに、前記全体電力負荷量演算手段と、前記動作状態確認手段と、前記先読み予測手段とを備えることを特徴とする。
この協調制御装置では、主に発電モードの切り替えを制御する電子制御ユニットと、協調制御を行わせる電子制御ユニットとを別体で構成してあり、レイアウトの自由度や、メンテナンス性を高めている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載した発明によれば、先読み予測手段で、少なくとも１つの電力負荷の所定時間経過後の電力負荷量と、そのときの全体の電力負荷量の予測値とを演算し、予測値が所定範囲内になるときに電力負荷量の制御を行うようにしたので、全体の電力負荷量を閾値未満に抑えやすくなる。したがって、発電機を低発電モードで運転させる頻度が高くなり、燃費を向上できる。
請求項２に記載した発明によれば、２つの電子制御ユニット間の通信により、協調制御と発電モードの切り替えを行うようにしたので、電子制御ユニット同士を離れた位置に配置することが可能になる。また、各電子制御ユニットを小型化することが可能になる。したがって、レイアウトの自由度や、メンテナンス性が高まる。
請求項３に記載した発明によれば、所定時間経過後の電力負荷量が演算された電力負荷を協調制御するので、全体の電力負荷量の制御を速やかに行うことができる。したがって、発電モードの低発電モードで運転させやすくなり、燃費を向上できる。
請求項４に記載した発明によれば、所定時間経過後の電力負荷量が演算された電力負荷と異なる電力負荷を協調制御するので、全体の電力負荷量の制御が容易になる。したがって、発電機を低発電モードで運転させやすくなり、燃費を向上できる。
請求項５に記載した発明によれば、特定の電力負荷の電力負荷量の変動に起因して全体の電力負荷量が閾値を越えることが予想された場合に、その変動が一時的なものである場合に、予測値が閾値を越えた場合でも、低発電モードを維持させるようにしたので、発電モードの切り替え頻度が低下し、燃費を向上させることができる。
請求項６に記載した発明によれば、２つの電子制御ユニット間の通信により、協調制御と発電モードの切り替えを行うようにしたので、各電子制御ユニットの小型化が可能になると共に、レイアウトの自由度や、メンテナンス性が高まる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、内燃機関であるエンジン１の出力軸２には、その一端にプーリ３が取り付けられている。プーリ３と、このプーリ３から離れた位置にあるプーリ４との間には、ＡＣＧベルト５が巻き回されている。さらに、プーリ４は、発電機６の入力軸７の一端に固定されており、エンジン１が駆動すると発電機６が稼動するようになっている。
【００１４】
発電機６は、入力軸７と共に回転するロータ、ステータ、整流器などを備える交流発電機である。この種の発電機は、オルタネータとも呼ばれ、エンジン１の回転数に応じて発電能力を増減させることができる。この実施の形態では、発電電圧又は発電電流が大きい高発電モードと、高発電モードよりも低い電圧又は電流で発電する低発電モードとで運転することができる。なお、発電機４には、電力負荷Ｗ及びバッテリ８に発電電力を供給する電力ケーブル９が接続されている。また、発電モードを制御する電子制御ユニット１０が通信線を介して接続されている。さらに、発電機６には、発電電力を電流で検出する電流センサ１１が取り付けられている。電流センサ１１の出力は、電子制御ユニット１０に接続されている。
【００１５】
電力ケーブル９は、バッテリ８に接続されるケーブル９ａと、電力負荷Ｗに接続されるケーブル９ｂとを有している。ここで、ケーブル９ａには、バッテリ８が放電する電力をモニタする電流センサ１２が外装されている。この電流センサ１２の出力は、電子制御ユニット２０に接続されている。
【００１６】
ケーブル９ｂ側に接続される電力負荷Ｗは、発電機６又はバッテリ８からの電力供給を受け、特定の機能を発現させる機器で、エアコンディショナＷ１や、リアデフロスタＷ２、パワーウィンドウＷ３、ヘッドライトＷ４、ナビナビゲーション装置Ｗ５、などがあげられる。
エアコンディショナＷ１は、コンプレッサや、ファン、ファンを回転させるモータ、運転者が操作する各種スイッチなどから構成される。リアデフロスタＷ２は、リアガラス熱線、電力供給を行うリレー、制御回路、運転者が操作する各種スイッチなどから構成される。パワーウィンドウＷ３は、ウィンドウガラスを移動させるモータ、運転者が操作する各種スイッチなどから構成される。ヘッドライトＷ４は、ランプ、運転者が操作する各種スイッチなどから構成される。カーナビゲーション装置Ｗ５は、制御装置、表示装置、運転者が操作する各種スイッチなどから構成される。
【００１７】
また、各電力負荷Ｗには、通信ユニット１５が取り付けられている。この通信ユニット１５は通信線１６を介して電子制御ユニット１０に接続されている。
ここで、電子制御ユニット１０に送信される制御情報としては、電力負荷Ｗが消費する電力（電力負荷量）の情報と、電力負荷Ｗの動作状態を示す情報とがある。このうち、動作状態を示す情報とは、例えば、エアコンディショナＷ１であれば、稼動（ＯＮ）又は停止（ＯＦＦ）を示す信号と、設定温度に基づくファン電圧の情報、始動時からの経過時間の情報などがあげられる。リアデフロスタＷ２であれば、ＯＮ又はＯＦＦを示す情報などがある。パワーウィンドウＷ３や、ヘッドライトＷ４であれば、ＯＮ又はＯＦＦを示す情報などがある。ナビゲーション装置Ｗ５であれば、ＯＮ又はＯＦＦを示す情報や、車両の位置に関する情報などがある。なお、各電力負荷Ｗの制御情報は、一定時間毎に電子制御ユニット１０に送信される。
【００１８】
電子制御ユニット１０には、電力負荷Ｗの通信ユニット１５の他に、発電機６の電流センサ１１と、バッテリ８の電流センサ１２とが接続されている。また、温度センサなどの各種のセンサ（不図示）や、他のＥＣＵ（電子制御ユニット、不図示）などが接続されている。
この電子制御ユニット１０は、ＣＰＵ（中央演算装置）やメモリなどから構成され、電力負荷Ｗや、電流センサ１２からの情報に基づいて実際の全体の電力負荷量（全電力負荷量）を演算する全電力負荷量演算手段３１と、電力負荷Ｗや、他のセンサなどの情報を受け取る動作状態確認手段３２と、前記の２つの手段からの情報に基づいて所定時間経過後の全体電力負荷量の予測値を求める先読み予測手段３３と、協調制御を行う電力負荷の電力負荷量の目標値を設定する目標値設定手段３４と、目標値に基づいて協調制御の電力負荷量低減手段３５と、実際の全体電力負荷量に応じて発電モードを切り替える信号を発電機６に出力する切替手段３６とを備えている。
【００１９】
ここで、協調制御とは、電力負荷Ｗ及び発電機６の作動状態を制御し、発電機６が低発電モードで稼動する頻度を高めたり、発電モードを切り替える頻度を低めたりする制御である。
【００２０】
協調制御による全体電力負荷量の低減方法の一例を、図２に示す。図２において、縦軸は電力負荷量を示している。全体電力負荷量が発電機６の性能に応じて定まる閾値ＣＰを超える領域では、切替手段３６によって高発電モードが設定される。また、閾値ＣＰ以下の領域では、切替手段３６によって低発電モードが設定される。なお、低発電モードで発電機６を稼動している間は、車両が減速状態になると、燃料噴射を停止すると共にラジエータの減速ラジファンを回転させ、エンジン１の冷却水を強制冷却する処理（減速時水温低下制御）が行われる。
図２では、電力負荷Ａ及び電力負荷Ｂ並びに電力負荷Ｃの各電力付加量の総和が全体電力負荷量に相当し、この全体電力負荷量を発電機６のみで賄う場合を例示してある。
各電力付加Ｗの電力負荷量を協調制御しない従来制御では、全体電力負荷量が閾値ＣＰを超えると、全体電力負荷量の増加に従って発電機６を高発電モードに切り替えられる。
これに対して、協調制御装置では、全体電力負荷量が閾値ＣＰを超えると、各電力負荷Ａ，Ｂ，Ｃが消費する電力を同じ割合で低下させ、全体電力負荷量を閾値ＣＰ以下にする。これにより、発電機６を低発電モードで運転させることが可能になる。
【００２１】
また、協調制御装置は、特定の１つの電力負荷（例えば、図２の電力負荷Ａ）の電力負荷量のみを低減させて、他の電力負荷（電力負荷Ｂ，Ｃ）の電力負荷量は変化させずに、全体電力負荷量を閾値ＣＰ以下に低減させても良い。
さらに、電力負荷量を低減させる電力負荷Ａ，Ｂ，Ｃの優先順位を決定する情景を予め定めておき、優先順位の高い電力負荷（電力負荷Ａと電力負荷Ｂ）から順番に電力負荷量を低減させ、全体電力負荷量を閾値ＣＰ以下に低減させることもできる。優先順位は、搭乗者に対する影響や、運転への影響が小さい電力負荷Ｗの順位を定められる。
そして、全体電力負荷量に占める割合（負荷率）の大きい電力負荷（電力負荷Ｃ）の電力負荷量を低減させ、全体電力負荷量を閾値ＣＰ以下に低減させても良い。
【００２２】
さらに、上述した協調制御を行う際に、電力負荷Ａ，Ｂ，Ｃの電力負荷量を低減する処理の詳細について、図１の電力負荷Ｗ１〜Ｗ５を例にして説明する。なお、以下の各図は、横軸を時間、縦軸を全体電力負荷量とし、全体電力負荷量の推移を模式的に示したものである。実線は、協調制御を行った場合を含む実際の全体電力負荷量を示す。破線は、協調制御を行わなかったときの全体電力負荷量を示している。
また、全体電力負荷量が閾値ＣＰよりも高いところに上限値ＨＣＰを設定し、閾値ＣＰよりも低いところに下限値ＬＣＰを設定してある。上限値ＨＣＰ及び下限値ＬＣＰは、発電モードを切り替える際のハンチングを考慮して設定されているヒステリシスの上限値及び下限値に相当する。上限値ＨＣＰは、例えば、閾値ＣＰの１．１倍から１．３倍程度の値が設定されている。また、下限値ＬＣＰは、例えば、閾値ＣＰの０．８倍から０．９５倍程度の値が設定されている。
【００２３】
まず、電力負荷がエアコンディショナＷ１などに着目した協調制御について説明する。
図３において、時刻ｔ０までの全体電力負荷量は、エアコンコンディショナＷ１が、例えば、２５℃の設定温度で運転しているときの全体電力負荷量を示している。このときの全体電力負荷量は、上限値ＨＣＰよりも低いので、発電機６は、低発電モードで運転している。
【００２４】
ここで、時刻ｔ０において、エアコンディショナＷ１の温度設定スイッチなどが操作され、例えば、２０℃などの新しい設定温度の情報が入力されると、エアコンディショナＷ１は、車室内の温度を設定温度に一致させるように、ファン電圧の目標値を決定する。具体的には、不図示のエアコン用のＥＣＵが、室温センサ、外気温センサ、日射センサなどの情報に基づいて目標の噴き出し温度を設定する。さらに、エアコン用のＥＣＵが保有するマップを目標の噴き出し温度で検索し、ファン電圧の目標値を決定する。
そして、このファン電圧の目標値は、実際のエアコンディショナＷ１の制御に用いられると共に、通信ユニット１５から通信線１６を介して電子制御ユニット１０に送信される。
【００２５】
電子制御ユニット１０は、動作状態確認手段３２でエアコンディショナＷ１の制御情報を取得する。この制御情報には、時刻ｔ０におけるファン電圧と、設定温度の変更に伴ってエアコン用のＥＣＵで演算されたファン電圧の目標値とが含まれる。また、全体電力負荷量演算手段３１では、時刻ｔ０における全体電力負荷量が演算される。
そして、先読み予測手段３３は、時刻ｔ０におけるファン電圧及び全体電力負荷量と、ファン電圧の目標値とから、所定時間経過後（時刻ｔ１）の全体電力負荷量を予測する。具体的には、ファン電圧は、一定の電圧変化率で増加するものとみなし、時刻ｔ１のファン電圧の予測値を演算する。さらに、このファン電圧の予測値に基づいて、時刻ｔ１におけるエアコンコンディショナＷ１の電力負荷量を演算する。そして、演算したエアコンディショナＷ１の電力負荷量に、時刻ｔ０における他の電力負荷Ｗの電力負荷量を加算し、この値を時刻ｔ１における全体電力負荷量の予測値とする。
【００２６】
このようにして求めた時刻ｔ１における全体電力負荷量の予測値が、閾値ＣＰ以下の場合には、協調制御は行わない。また、上限値ＨＣＰを越える場合にも、協調制御を行わない。これは、各電力負荷Ｗに、安定した電力供給を行うためである。
これに対して、図３に破線Ｌ１で示すように、全体電力負荷量の予測値が、閾値ＣＰ以上、かつ上限値ＨＣＰ未満であると判定されたときには、協調制御を行う。この場合は、目標値設定手段３４によって、全体電力負荷量が閾値ＣＰよりも低い値に落ち着くようにファン電圧の目標値を定める。そして、電力負荷量低減手段３５が、エアコンディショナＷ１に対して、ファン電圧の目標値を、目標値設定手段３４で設定した値に書き換えるように指令する。
これにより、エアコンディショナＷ１のファン電圧が、設定温度に応じた当初の電圧よりも低い値（目標値設定手段３４で設定されたファン電圧）に抑えられる。その結果、エアコンディショナＷ１の電力負荷量が抑制され、時刻ｔ１における実際の全体電力負荷量は、図３において実線Ｌ２で示すように、閾値ＣＰ未満になる。したがって、発電機６は低発電モードを維持する。
【００２７】
また、図４を参照して、エアコンコンディショナＷ１のファン電圧が減少し、全体電力負荷量が減少傾向にある場合の協調制御について説明する。
電子制御ユニット１０の動作状態確認手段３２は、各種の温度センサから車室内の温度や、外気温を、所定時間毎に取得する。先読み予測手段３３は、動作状態確認手段３２が取得した温度の情報と、ファン電圧と、全体電力負荷量演算手段３１で演算した全体電力負荷量とから、所定時間経過後の全体電力負荷量を予測する。具体的には、時刻ｔ３の時点の情報から所定時間経過後の時刻ｔ４におけるファン電圧を、電圧変化率を一定として演算する。そして、このファン電圧に基づいて、時刻ｔ４におけるエアコンディショナＷ１の電力負荷量及び全体電力負荷量の予測値を求める。
全体電力負荷量が閾値ＣＰを超えていれば、協調制御は行わない。また、全体電力負荷量が下限値ＬＣＰ以下である場合も、協調制御は行わない。これに対して、図４に破線Ｌ３で示すように、下限値ＬＣＰを超え、閾値ＣＰ以下の範囲内では、電子制御ユニット１０が協調制御を行う。
【００２８】
この場合の協調制御としては、エアコンディショナＷ１のファン電圧を低減させる制御と、他の電力負荷Ｗの消費電力を低減させる制御との少なくとも一方を行う。
前者は、全体電力負荷量が閾値ＣＰよりも低い値に落ち着くようなファン電圧の目標値を、目標値設定手段３４が設定する。そして、電力負荷量低減手段３５で、エアコンディショナＷ１のファン電圧の目標値を、目標値設定手段３４で定めたファン電圧の目標値に置き替えさせる。
また、後者の場合には、前述のように、他の電力負荷Ｗの消費電力を一定の割合でカットしたり、特定の電力負荷Ｗの消費電力を優先的に低減させたりする。
どちらの場合であっても、図４に実線Ｌ４で示すように、時刻ｔ４における全体電力負荷量は、閾値ＣＰ未満の値に制御される。したがって、協調制御を行わない場合に比べて早いタイミングで、電子制御ユニット１０の切替手段３６から発電機６に所定の切替信号を出力させ、低発電モードに切り替えることができる。
【００２９】
さらに、特定の時刻（図４においては時刻ｔ３）を判断ポイントとして予め設定しておき、この判断ポイントを基準として制御を行うようにしても良い。つまり、判断ポイントの時点で、所定時間経過後の時刻ｔ４における全体電力負荷量を演算し、これが閾値ＣＰ以下にならない場合には、電力負荷量低減手段３５が、エアコンディショナＷ１にファン電圧を一定の勾配で減少させるように指令する。これにより、実線Ｌ５で示すように、全体電力負荷量が閾値ＣＰ以下になり、発電機６を早いタイミングで低発電モードに切り替えて運転できるようになる。
【００３０】
また、図５を参照して、リアデフロスタＷ２など、機器内に設置されたタイマにより出力時間が制御される電力負荷に着目した協調制御について説明する。
時刻ｔ５において、リアデフロスタＷ２のスイッチがＯＮになると、実際にリアデフロスタＷ２の消費電力を増加させる前に、電子制御ユニット１０が全体電力負荷量の変化を推定する。具体的には、動作状態確認手段３２に、リアデフロスタＷ２のスイッチがＯＮになったことを示す制御情報が入力される。先読み予測手段３３は、時刻ｔ５における全体電力負荷量に、リアデフロスタＷ２が動作することにより増加する電力負荷量を加算し、全体電力負荷量の予測値を演算する。この予測値が、図５に破線Ｌ６で示すように、閾値ＣＰ以上で、上限値ＨＣＰ未満である場合には、他の電力負荷Ｗの電力負荷量を低減させる。目標値設定手段３４は、電力負荷量を低減させる電力負荷Ｗを選択し、その低減量を設定する。そして、電力負荷量低減手段３５が、対象となる電力負荷Ｗに必要な制御情報を送信する。
【００３１】
このようにして、他の電力負荷Ｗの協調制御を開始したら、電子制御ユニット１０からリアデフロスタＷ２に対して、作動を許可する制御情報を出力する。リアデフロスタＷ２が作動すると、リアデフロスタＷ２の電力負荷量は増加するが、他の電力負荷Ｗが協調制御されているので、全体電力負荷量は、実線Ｌ７に示すように、閾値ＣＰ以下になり、低発電モードが維持される。
なお、リアデフロスタＷ２は、その作動時にタイマのカウントを開始する。そして、例えば、時刻ｔ６でタイマ継続時間が終了したら、リアデフロスタＷ２は、自動的に停止し、リアデフロスタＷ２の電力負荷量がゼロになる。このときに、リアデフロスタＷ２は、停止を通知する制御情報を電子制御ユニット１０に出力する。電子制御ユニット１０は、この信号を受け取ったら、他の電力負荷Ｗの協調制御を終了させる。協調制御を終了しても、リアデフロスタＷ２の電力負荷量の分だけ全体電力負荷量が低減されるので、発電機６は低発電モードを維持することができる。また、タイマ継続時間が終了する前に、運転者などがリアデフロスタＷ２を停止させることもあるが、この場合も同様の処理が行われる。
【００３２】
また、図６を参照して、ナビゲーション装置Ｗ５を利用した協調制御について、ヘッドライトＷ４などのライト類を例にして説明する。
ナビゲーション装置Ｗ５が、車両の現在位置と、地図データとから、車両が所定時間以内にトンネルに入ると判定したときには、その旨を通知する制御情報を電子制御ユニット１０の動作状態確認手段３２に出力する。そして、電子制御ユニット１０では、先読み予測手段３３が、トンネル内を走行するときの全体電力負荷量を予測する。具体的には、時刻ｔ７において、所定時間経過後に、車両がトンネルに入ると判断された場合には、ヘッドライトＷ４を点灯したときの電力負荷量を演算し、この電力負荷量を時刻ｔ７における全体電力負荷量に加算する。この全体電力負荷量の予測値が、閾値ＣＰ未満であれば、協調制御は行わない。これに対して、破線Ｌ８に示すように、予測値が閾値ＣＰ以上、かつ上限値ＨＣＰ未満であれば、他の電力負荷Ｗに対して協調制御を行う。その結果、実線Ｌ９に示すように全体電力負荷量が閾値ＣＰ以下になり、低発電モードが維持される。
【００３３】
この際に、先読み予測手段３３が予測を行ってから、車両がトンネルに入ってヘッドライトＷ４が点灯されるまでには間があるので、協調制御を行う際には、徐々に全体電力負荷量を低減させることができる。そして、時刻ｔ８で、車両がトンネルを出たら、ヘッドライトＷ４が消灯されるので、ヘッドライトＷ４から消灯を通知する制御情報が電子制御ユニット１０に出力される。電子制御ユニット１０は、ヘッドライトＷ４の消灯を確認したら、他の電力負荷Ｗの協調制御を終了する。
【００３４】
この協調制御装置によれば、ある時点の電力負荷Ｗの運転状態に基づいて、所定時間経過後の全体電力負荷量の予測値を求め、この予測値が所定の範囲内にあるときに協調制御を行うようにしたので、実際の全体電力負荷量の変化を先読みして、全体電力負荷量をコントロールすることが可能になる。したがって、電力負荷Ｗの消費電流を低い値で安定させ、全体電力負荷量を閾値ＣＰ未満に抑えやすくなるので、発電機６を低発電モードで運転させる頻度を高めることができる。さらに、低発電モードの頻度が高まることにより、エンジン１の燃費を向上することができる。また、発電モードの切り替え頻度が小さくなるので、切り替えに伴う動力ロスを低減でき、このこともエンジン１の燃費向上に貢献する。
さらに、電力負荷量の変動を先読みして、全体電力負荷量の変動が少なくなるように電力負荷の制御を行うので、車両の電力負荷状態を安定させることができる。
【００３５】
なお、２つ以上の電力負荷Ｗの負荷変動を予想し、所定時間経過後の全体電力負荷量の予測値を演算しても良い。このような場合の例としては、エアコンディショナＷ１のスイッチの操作タイミングと、トンネルに入るタイミングとがほぼ同時に発生したときがあげられる。
また、各電力負荷Ｗと切り替え電子制御ユニット１０との間の通信は、切り替え電子制御ユニット１０の要求に応じて電力負荷Ｗが情報を送信するようにしても良い。電力負荷Ｗ側の通信ユニット１５の負荷を低減でき、装置を小型化できる。また、切り替え電子制御ユニット１０が必要に応じて電力負荷Ｗの稼動状態を調べるようにすると、通信のトラフィック量を低減できる。
【００３６】
次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、第１の実施の形態と同一の構成要素には同じ符号を付してある。また、重複する説明は省略する。
この実施の形態では、図１に示すような協調制御装置において、全体電力負荷量が所定の範囲内であるときに協調制御を行う代わりに、電力負荷量が閾値ＣＰを超える時間が一定時間内に収まる場合に、全体電力負荷量の制御を行うことを特徴とする。
【００３７】
例えば、エアコンディショナＷ１であれば、図３に示すように、時刻ｔ１で目標温度が設定されると、電力負荷量は時刻ｔ０から上昇し、時刻ｔ１で最大値を迎え、その後は時刻ｔ２までは殆ど変動しない。そして、時刻ｔ２で、室内温度が目標温度に安定すると、電力負荷量が低減する。つまり、エアコンディショナＷ１は、所定の持続時間（時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間に相当）の後に電力負荷量が低下する。
【００３８】
このような場合に、電子制御ユニット１０は、持続時間の情報を予め保有するか、動作状態確認手段３２でエアコンディショナＷ１からその都度取得し、持続時間の長さに応じて電力負荷量の制御を行う。
具体的には、前記の実施の形態と同様に、時刻ｔ０における全体電力負荷量を演算すると共に、エアコンディショナＷ１の制御情報を取得し、時刻ｔ１における全体電力負荷量の予測値を演算する。この際に、予測値が閾値ＣＰ以上であれば、電子制御ユニット１０は、その継続時間を調べる。継続時間が所定の時間内であれば、エアコンディショナＷ１に対して協調制御を行い、全体電力負荷量が閾値ＣＰ未満になるようにファン電圧を制御する。ここで、前記所定の時間とは、電力負荷量を強制的に低く設定しても支障をきたさない程度の時間間隔である。なお、閾値ＣＰ未満であれば、協調制御は行わない。また、閾値ＣＰを越える時間が長い場合であっても、全体電力負荷量の予測値が、上限値ＨＣＰ未満であれる場合には、第１の実施の形態と同様な協調制御を行う。
このようにすると、いずれの場合であっても、発電機４は、低発電モードを維持することができる。
【００３９】
このように制御すると、閾値ＣＰを一時的に上回る場合に、協調制御によって全体電力負荷量を閾値ＣＰ未満にすることができるので、低発電モードでの運転頻度を高めることができ、燃費を向上できる。また、短時間の間における発電モードの切り替えを防止できるので、切り替え時のエンジンの動力ロスを低減でき、燃費を向上できる。
【００４０】
次に、本発明の第３の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、第１、第２の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付してある。また、重複する説明は省略する。
この実施の形態では、図１に示すような協調制御装置において、電力負荷量の増加が、非常に短い時間で終了する場合には、実際の全体電力負荷量を変化させずに、発電機を低発電モードに固定する。
【００４１】
このような場合の制御について、図７を参照して、パワーウィンドウＷ３などのドア周りの電力負荷を例にして説明する。ここで、パワーウィンドウＷ３は、搭乗者がスイッチを押すとモータを稼動させてドアのウィンドウを開閉させる装置であり、１分以内にモータが停止する。なお、このタイプの機器（電力負荷）の他の例としては、車両の屋根に取り付けられた窓をモータなどで開閉させる電動サンルーフ装置や、スライド式のドアをモータなどで開閉させる電動スライドドア、シートポジションをモータなどで調整可能なパワーシート、電動格納ミラーなどがあげられる。
【００４２】
時刻ｔ９において、パワーウィンドウＷ３のスイッチがＯＮになったときには、実際にパワーウィンドウＷを作動させる前に、電子制御ユニット１０が全体電力負荷量の変化を推定する。具体的には、動作状態確認手段３２に、ワーウィンドウＷ３のスイッチがＯＮになったことを示す制御情報が入力され、先読み予測手段３３が、時刻ｔ９における現在の全体電力負荷量に、パワーウィンドウＷ３が動作することにより増加する電力負荷量を加算し、全体電力負荷量の予測値を演算する。この予測値が、実線Ｌ１０に示すように閾値ＣＰ以上の場合には、目標値設定手段３４が、切替手段３６に対して、閾値ＣＰ未満の全体電力負荷量のデータ（例えば、破線Ｌ１１参照）を擬似的に与える。このため、実際の全体電力負荷量は、閾値ＣＰを越えるにも関わらず、発電モードの切り替えは実施されない。そして、パワーウィンドウＷ３に電力が供給される時間は、短時間なので、すぐに全体電力負荷量が閾値ＣＰ未満に下がる。このようにすることで、一時的に電力負荷量が増加する場合に、発電モードの切り替えに伴う動力ロスの発生を防止することができる。
【００４３】
このように制御すると、全体電力負荷量が一時的に変動する場合に、電子制御ユニット１０が発電モードを固定するように制御を行うので、発電モードの切り替え頻度を少なくすることができる。したがって、発電モードの切り替え時に発生するエンジン１の動力ロスを低減でき、燃費を向上させることができる。
【００４４】
次に、本発明の第４の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、前記の各実施の形態と同一の構成要素には同じ符号を付してある。また、重複する説明は省略する。
図８に示すように、この実施の形態の協調制御装置は、第１電子制御ユニット４０と、第１電子制御ユニット４０に通信線４１を介して接続される第２電子制御ユニット５０とを有している。
第１電子制御ユニット４０は、発電機６及び電流センサ１１，１２、第２電子制御ユニット５０に接続され、切替手段３６を備えている。また、第１電子制御ユニット４０には、他のセンサ（不図示）なども接続されている。
第２電子制御ユニット５０は、第１電子制御ユニット４０及び各電力負荷Ｗにそれぞれ通信線４１及び通信線１６で接続され、全体電力負荷量演算手段３１と、動作状態確認手段３２と、先読み予測手段３３と、目標値設定手段３４と、電力負荷量低減手段３５とを備えている。
【００４５】
この実施の形態における協調制御について説明する。
第２電子制御ユニット５０は、第１電子制御ユニット４０を経由して、発電機６の発電量の情報や、バッテリ８に入出力される電力の情報を取得し、全体電力負荷量演算手段３１で全体電力負荷量を演算する。また、第１電子制御ユニット４０を経由して取得する各種センサ（不図示）の情報と、通信線１６を介して取得する各電力負荷Ｗの情報とから動作状態確認手段３２が、電力負荷Ｗの動作状態を判定する。そして、以降は、前述の第１から第３の実施の形態と同様に、所定時間後の全体電力負荷量を予測し、必要に応じて協調制御を行い、発電機６が低発電モードで運転する頻度を高める。
【００４６】
この実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と同じ効果を得ることができる。さらに、第１電子制御ユニット４０と第２電子制御ユニット５０を別体から構成したので、各々を小型化することができる。また、離れた位置に配置することができ、レイアウトの自由度が増す。例えば、第２電子制御ユニット５０を運転席とエンジン室との間の壁部に配置するとメンテナンス性が向上する。
【００４７】
この発明は上記した各実施の形態に限定されない。例えば、電力負荷Ｗは、上記の他にワイパー装置や、電動式の窓開閉装置、フロントガラス用のデフロスタなどでも良い。
また、この協調制御装置は、２輪車、３輪車、４輪車などの車両などに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態における協調制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】協調制御の一例を説明する図である。
【図３】先読みする電力負荷がエアコンディショナである場合の全体電力負荷量の制御を説明する図である。
【図４】先読みする電力負荷がエアコンディショナである場合の全体電力負荷量の制御を説明する図である。
【図５】先読みする電力負荷がリアデフロスタである場合の全体電力負荷量の制御を説明する図である。
【図６】先読みする電力負荷がヘッドライトである場合の全体電力負荷量の制御を説明する図である。
【図７】先読みする電力負荷がパワーウィンドウである場合の全体電力負荷量の制御を説明する図である。
【図８】本発明の実施形態における協調制御装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４９】
１    エンジン
６    発電機
８    バッテリ
１０    電子制御ユニット
３１    全体電力負荷量演算手段
３２    動作状態確認手段
３３    先読み予測手段
３４    目標値設定手段
３５    電力負荷量低減手段
３６    切替手段（発電モード切替手段）
４０    第１電子制御ユニット
５０    第２電子制御ユニット
ＣＰ    閾値
Ｗ    電力負荷
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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